EP0646401A1 - Filtereinsatz - Google Patents
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- Y10S55/00—Gas separation
- Y10S55/12—Pocket type filter
Definitions
- the invention relates to a filter insert according to the preamble of claim 1.
- Such filter inserts have, as active filter parts, flexible filter material which is held open by a support body. Such filter inserts are predominantly installed in a vertical orientation in a filter housing so that a filter cake collecting on the outside of the filter cloth falls off easily when pressure is applied to the interior of the filter insert.
- filter inserts are known in which the actual filter element is folded in a zigzag shape. Filter cartridges of this type are also predominantly used in a vertical orientation, since otherwise a filter cake built up on the outside will no longer or only to a limited extent detach during backwashing over a large part of the circumference.
- the present invention is therefore intended to provide a filter insert according to the preamble of claim 1, in which on the one hand no support structure is provided which could lead to damage to the filter element in the case of relative movements between the filter element and the support structure, and on the other hand ensures a good dropping of a filter cake even when installed horizontally is.
- the zigzag-folded or flat filter walls together with the inherently rigid wall parts form a robust and stable construction.
- the filter cake can easily fall down from the folded filter walls. Solids only settle to a small extent on the inherently rigid wall parts, and this is not disadvantageous with regard to the filter properties and the filter cake discharge.
- the development of the invention according to claim 3 allows the use of high zigzag-folded or flat filter walls while maintaining high mechanical stability, both when the filter insert is pressurized when filtering and when the filter insert is pressurized when backwashing to detach the filter cake.
- the development of the invention according to claim 5 allows the production of filter inserts of very different dimensions using endless standard material for the production of the upper and lower wall parts and optionally middle inner parts.
- a filter insert according to claim 6 is characterized by favorable flow conditions in the head section.
- 10 denotes a perforated plate which is arranged vertically in a filter housing (not shown in the drawing) and there separates the clean side (on the left) from the dust side (on the right).
- the perforated plate 10 is essentially rectangular and has a large number of rectangular openings 12 arranged in a rectangular grid, each of which can accommodate a filter insert, designated overall by 14.
- Each of the filter inserts 14 has a head section 16, which is a PUR injection-molded part and has two circumferential sealing ribs 18, 20 on its end face on the right in FIG. 1 in the vicinity of the edge.
- the head section 16 is injection molded onto a filter section, designated overall by 22.
- the latter has two lateral, vertical, zigzag-folded filter walls 24, 26, the fold lines also running vertically.
- the filter walls 24, 26 can be a woven, non-woven or Needle felt made from fibers of the following materials: polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide, polyacrylonitrile, aramids, polyphenylene sulfides, polyimides, polyether ketones, polytetrafluoroethylene, glass fibers, stainless steel fibers, ceramic fibers. If appropriate, these fibers are connected by suitable binders to form a porous filter-effective structure.
- the filter walls 24, 26 obtain their mechanical strength through their inherent stiffness and the zigzag fold.
- the upper or lower ends of the filter walls 24, 26 are injected into the lateral end sections of an upper wall part 28 or a lower wall part 30.
- the vertical end sections of the filter walls 24, 26 on the right in the drawing are injected into a vertical rear wall part 32, and the vertical edges of the filter walls 24, 26 on the left in the drawing are embedded in the latter when the head section 16 is molded on.
- the filter walls 24, 26 can also consist not only of textile plastics but also of metal filter media, wherein the components mentioned can also be present in the composite and adhesive bonding for high temperatures can also take place using ceramic adhesive systems.
- the filter insert described above has a high mechanical stability and is characterized by good throwing off of filter cakes built up on the outside of the filter walls 24, 26 during backwashing.
- Typical operating conditions in a dust filter can be characterized by the following parameters: temperature 0-250 oC Dust in the air 0.5 - 250 g / m3 Specific filter surface load 40 - 240 m3 / m2h Vacuum resilience up to 2 500 Pa Pressure resistance 1.5 - 6 bar.
- filter insert described above has a rectangular transverse cross-section
- rectangular filter housings can be filled very well with such filter inserts, so that one has a considerably higher effective net filter area than conventional filter bags or filter bags.
- a filter insert constructed according to the principle shown in FIG. 4 can easily be produced in different sizes without providing different injection molds.
- An endless material for making the wall parts 28, 30 and optionally 34-38 has side edges 46, 48 that conform to the folding of the filter walls 24, 26 run. This material can be manufactured as a standard continuous material. The lowermost portions of the filter walls 24, 26 are glued or welded to the lateral edges 46, 48.
- the wall part 30 is injection-molded or cast onto the lower ends of the filter walls 24, 26 and has lateral outer edges 56, 58 which are pulled up over the lower wall part ends and are sprayed or molded with them.
- the wall part 30 is rectangular when viewed from above and has raised edges 60, 62 which essentially represent a succession of solid triangles and which are sprayed or cast with the lower ends of the wall parts 28, 30.
- the inner parts 34, 36, 38 provided in different intermediate positions between the wall parts 28 and 30 can be designed analogously to the wall parts 30 shown in FIGS. 4-6, the edges 56, 58 and 60, 62 respectively , if provided, are provided symmetrically on both sides of the central surfaces of the inner parts 34-38. See FIGS. 7 and 8 for the correspondence of FIGS. 4 and 5.
- the walls dividing the interior of the filter insert can also be omitted, if desired, and the filter walls 24, 26 can be stiffened at points lying between the wall parts 28, 30 only by means of the outside of the filter walls are sprayed on or molded on, the geometry of which corresponds to that of the edges 56, 58 or 60, 62.
- the inner parts 34-38 can also be designed in such a way that they only provide support against pressure loads, but the flow-related connection of the entire interior of the filter insert is still guaranteed.
- the filter insert shown in FIGS. 11-13 is intended for vertical installation from both the clean gas and the raw gas side, and in order to forcibly position the lower end of the filter insert 14 in the case of large vertical dimensions of the filter walls 24, 26, that is Wall part 32 integrally formed a positioning pin 50. This works together with a positioning recess 52, which is provided on a lower container wall 54 of the filter housing.
- a possible further difference between the filter insert according to FIGS. 11-13 and the filter insert according to the figures 1 and 2 consists in that this filter insert is intended for attachment to the perforated plate from the dust side, for which purpose the sealing ribs 18, 20 are provided on the end face of the head section 16 on the perforated plate side.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Derartige Filtereinsätze haben als aktive Filterteile flexibles Filtermaterial, welches von einem Stützkörper aufgespannt gehalten wird. Überwiegend werden derartige Filtereinsätze in vertikaler Ausrichtung in ein Filtergehäuse eingebaut, damit ein sich auf der Außenseite des Filtertuches ansammelnder Filterkuchen leicht abfällt, wenn das Innere des Filtereinsatzes mit Druck beaufschlagt wird.
- Ferner sind Filtereinsätze bekannt, bei denen das eigentliche Filterelement zickzackförmig gefaltet ist. Derartige Filterpatronen werden ebenfalls überwiegend in vertikaler Ausrichtung verwendet, da sich sonst über einen großen Teil des Umfanges ein auf der Außenseite aufgebauter Filterkuchen beim Rückspülen nicht mehr oder nur begrenzt ablöst.
- Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Filtereinsatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 geschaffen werden, bei dem einerseits keine Stützkonstruktion vorgesehen ist, die bei Relativbewegungen zwischen Filterelement und Stützkonstruktion zu Beschädigungen des Filterelementes führen könnte, andererseits auch bei horizontalem Einbau ein guter Abwurf eines Filterkuchens gewährleistet ist.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Filtereinsatz gemäß Anspruch 1.
- Bei dem erfindungsgemäßen Filtereinsatz bilden die zickzack-gefalteten oder ebenen Filterwände zusammen mit den eigensteifen Wandteilen eine robuste und tragfähige Konstruktion. Von den gefalteten Filterwänden kann der Filterkuchen gut nach unten abfallen. Auf den eigensteifen Wandteilen setzen sich nur in geringfügigem Ausmaß Feststoffe ab, und dies ist im Hinblick auf die Filtereigenschaften und den Filterkuchenabwurf nicht nachteilig.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
- Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf niedrige Herstellungskosten aber auch im Hinblick auf ein leichtes Abrutschen von Feststoffpartikeln von Vorteil.
- Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 erlaubt die Verwendung hoher zickzack-gefalteter oder ebener Filterwände unter Aufrechterhaltung einer hohen mechanischen Stabilität, sowohl bei Unterdruckbeaufschlagung des Filtereinsatzes beim Filtrieren als auch bei Überdruckbeaufschlagung des Filtereinsatzes beim Rückspülen zur Ablösung des Filterkuchens.
- Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird auf einfache Weise einen dichte Verbindung zwischen den Filterwänden und den Wandteilen erhalten.
- Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 gestattet die Herstellung von Filtereinsätzen sehr unterschiedlicher Abmessungen unter Verwendung von endlosem Standardmaterial zur Herstellung der oberen sowie unteren Wandteile und gegebenenfalls mittlerer Innenteile.
- Ein Filtereinsatz gemäß Anspruch 6 zeichnet sich durch günstige Strömungsverhältnisse im Kopfabschnitt aus.
- Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 ist ein besonders zuverlässiges Haltern des freien Endes des Filtereinsatzes auch bei großer Länge desselben gewährleistet.
- Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 ist im Hinblick auf einfache Montage des Filtereinsatzes und gute Abdichtwirkung in einem Filtergehäuse von Vorteil.
- Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- Figur 1:
- einen vertikalen Schnitt durch einen Filtereinsatz für einen Staubfilter zusammen mit einem Abschnitt einer ihn halternden Lochplatte;
- Figur 2:
- einen horizontalen Schnitt durch den in Figur 1 gezeigten Filtereinsatz;
- Figur 3:
- eine Aufsicht auf die in Figur 1 links gelegene Stirnfläche des Filtereinsatzes nach den Figuren 1 und 2;
- Figur 4-6:
- jeweils eine Aufsicht auf die Verbindungsstelle zwischen einer zickzack-gefalteten Filterwand und einem steifen Wandteil eines abgewandelten Filtereinsatzes;
- Figur 7-10:
- jeweils eine Aufsicht auf die Verbindungsstelle zwischen einer zickzack-falteten Filterwand und einem steifen Innenteil eines abgewandelten Filtereinsatzes;
- Figur 11:
- eine seitliche Ansicht eines weiter abgewandelten für vertikalen Einbau ausgelegten Filtereinsatzes, ähnlich zu Figur 1;
- Figur 12:
- eine Aufsicht auf die in Figur oben liegende Stirnfläche des Filtereinsatzes nach Figur 10; und
- Figur 13:
- eine seitliche Ansicht des Filtereinsatzes nach den Figuren 11 und 12.
- In Figur 1 ist mit 10 eine Lochplatte bezeichnet, die vertikal ausgerichtet in einem in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Filtergehäuse angeordnet ist und dort die Reinseite (links gelegen) von der Staubseite (rechts gelegen) trennt.
- Die Lochplatte 10 ist im wesentlichen rechteckig und hat eine große Anzahl in rechteckigem Raster angeordneter rechteckiger Öffnungen 12, die jeweils einen insgesamt mit 14 bezeichneten Filtereinsatz aufnehmen können.
- Jeder der Filtereinsätze 14 hat einen Kopfabschnitt 16, der ein PUR-Spritzteil ist und auf seiner in Figur 1 rechts gelegenen Stirnfläche in der Nachbarschaft des Randes zwei umlaufende Dichtrippen 18, 20 trägt.
- Der Kopfabschnitt 16 ist an einen insgesamt mit 22 bezeichneten Filterabschnitt angespritzt. Letzterer hat zwei seitliche, vertikale, zickzack-gefaltete Filterwände 24, 26, wobei die Faltlinien ebenfalls vertikal verlaufen.
- Die Filterwände 24, 26 können ein Gewebe, Vlies oder Nadelfilz aus Fasern der nachstehenden Werkstoffe sein: Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril, Aramide, Polyphenylensulfide, Polyimide, Polyetherketone, Polytetrafluoräthylen, Glasfasern, Edelstahlfasern, Keramikfasern. Diese Fasern sind ggf. durch geeignete Bindemittel zu einer porigen filterwirksamen Struktur verbunden. Durch deren Eigensteife und die Zickzackfaltung erhalten die Filterwände 24, 26 ihre mechanische Festigkeit.
- Die oben liegenden bzw. unten liegenden Enden der Filterwände 24, 26 sind in die seitlichen Endabschnitte eines oberen Wandteiles 28 bzw. eines unteren Wandteiles 30 eingespritzt. Die in der Zeichnung rechts liegenden vertikalen Endabschnitte der Filterwände 24, 26 sind in ein vertikales hinteres Wandteil 32 eingespritzt, und die in der Zeichnung links gelegenen vertikalen Ränder der Filterwände 24, 26 sind beim Anspritzen des Kopfabschnittes 16 in letzteren eingebettet worden.
- Zwischen dem oberen Wandteil 28 und dem unteren Wandteil 30 verlaufen hierzu parallel und unter im wesentlichen gleichem Abstand voneinander mittlere horizontale Innenteile 34, 36, 38, so daß eine Kammerbauweise mit definierten Strömungsverhältnissen entsteht. Letztere sind mit ihren Rändern an die Filterwände 24, 26 angespritzt. In Fortsetzung der Innenteile 34, 36, 38 sind im Kopfabschnitt 16 Stege 40, 42, 44 vorgesehen. Letztere haben leicht schräg angestellte Wandflächen, während die seitlichen Begrenzungsflächen der Öffnungen des Kopfabschnittes 16 unter einem Winkel von jeweils ca. 45o zur Mittelebene des Filtereinsatzes 14 angestellt sind, wie aus Figur 2 ersichtlich.
- Als Material für den Kopfabschnitt 16, die Wandteile 28-32 und die Innenteile 34-38 kommt nicht nur PUR in Frage, sondern jeweils nach den Temperaturen, bei denen der Filtereinsatz eingesetzt werden soll, auch Kunststoff textiler Machart oder Metall. Auch können die Filterwände 24, 26 nicht nur aus textilen Kunststoffen sondern auch aus Metallfiltermedien bestehen, wobei die genannten Komponenten auch im Verbund vorliegen können und ein Verkleben für hohe Temperaturen auch unter Verwendung keramischer Klebsysteme erfolgen kann.
- Der oben beschriebene Filtereinsatz hat eine hohe mechanische Stabilität und zeichnet sich durch ein gutes Abwerfen von auf der Außenseite der Filterwände 24, 26 aufgebauten Filterkuchen bei Rückspülung aus. Typische Einsatzbedingungen in einem Staubfilter lassen sich durch die nachstehenden Parameter charakterisieren:
Temperatur 0 - 250oC Staubbeladung der Luft 0,5 - 250 g/m³ Spezifische Filterflächenbelastung 40 - 240 m³/m²h Unterdruckbelastbarkeit bis 2 500 Pa Druckbelastbarkeit 1,5 - 6 bar. - Da der oben beschriebene Filtereinsatz rechteckigen transversalen Querschnitt aufweist, lassen sich mit solchen Filtereinsätzen rechteckige Filtergehäuse sehr gut füllen, so daß man gegenüber herkömmlichen Filterschläuchen oder Filtertaschen eine erheblich höhere wirksame Nettofilterfläche hat.
- Ein nach dem in Figur 4 gezeigten Prinzip aufgebauter Filtereinsatz läßt sich einfach in unterschiedlichen Größen ohne Bereitstellung unterschiedlicher Spritzformen herstellen. Ein endloses Material zur Herstellung der Wandteile 28, 30 und wahlweise 34-38 hat seitliche Ränder 46, 48, die gemäß der Faltung der Filterwände 24, 26 verlaufen. Dieses Material kann als Standard-Endlosmaterial hergestellt werden. An den seitlichen Rändern 46, 48 sind die unteresten Abschnitte der Filterwände 24, 26 festgeklebt oder festgeschweißt.
- Die so erhaltene Struktur aus den Filterwänden 24, 26 und den horizontalen Wandteilen braucht dann nur noch hinten mit dem Wandteil 32 versehen zu werden, was ebenfalls durch Verkleben erfolgen kann und anschließend wird ein Kopfabschnitt 16 ebenfalls durch Verkleben befestigt.
- Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist das Wandteil 30 an die unteren Enden der Filterwände 24, 26 angespritzt oder angegossen und hat seitliche äußere über die unteren Wandteilenden hochgezogene und mit diesen verspritzte oder vergossene Ränder 56, 58.
- Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist das Wandteil 30 in Aufsicht gesehen rechteckig und hat hochgezogene im wesentlichen eine Aneinanderreihung massiver Dreiecke darstellende Ränder 60, 62, welche mit den unteren Enden der Wandteile 28, 30 verspritzt oder vergossen sind.
- Es versteht sich, daß die oberen Wandteile 28 symetrisch zu den unteren Wandteilen 30 ausgebildet sind.
- Es versteht sich ferner, daß man die in verschiedenen Zwischenstellungen zwischen den Wandteilen 28 und 30 vorgesehenen Innenteile 34, 36, 38 analog ausbilden kann wie die in den Figuren 4-6 gezeigten Wandteile 30, wobei die Ränder 56, 58 bzw. 60, 62, falls vorgesehen, symmetrisch zu beiden Seiten der Mittelflächen der Innenteile 34-38 vorgesehen sind. Siehe hierzu die Figuren 7 und 8 als Entsprechungen der Figuren 4 und 5.
- In Abwandlung hiervon kann man bei den Innenteilen 34-38 gemäß der Figur 9 auch die den Innenraum des Filtereinsatzes unterteilenden Wände weglassen, falls gewünscht, und eine Versteifung der Filterwände 24, 26 an zwischen den Wandteilen 28, 30 liegenden Stellen nur durch auf die Außenseite der Filterwände aufgespritzte oder angegossene Leisten vornehmen, deren Geometrie der der Ränder 56, 58 bzw. 60, 62 entspricht.
- Ferner kann man gemäß Figur 10 die Innenteile 34-38 auch so ausbilden, daß sie nur eine Abstützung gegenüber Druckbelastungen gewährleisten, jedoch das strömungsmäßige Zusammenhängen des gesamten Innenraumes des Filtereinsatzes weiterhin gewährleistet ist.
- Bei dem in den Figuren 11-13 gezeigten Filtereinsatz sind Komponenten des Einsatzes, die funktionell schon oben beschriebenen Komponenten entsprechen, wieder mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese Komponenten brauchen nachstehend auch nicht nochmals im einzelnen beschrieben zu werden.
- Der in den Figuren 11-13 gezeigte Filtereinsatz ist für den vertikalen Einbau sowohl von der Reingas- als auch der Rohgasseite her bestimmt, und um bei großer vertikaler Abmessung der Filterwände 24, 26 das untere Ende des Filtereinsatzes 14 zwangsweise zu positionieren, ist an das Wandteil 32 ein Positionierzapfen 50 angeformt. Dieser arbeitet mit einer Postioniervertiefung 52 zusammen, die auf einer unteren Behälterwand 54 des Filtergehäuses vorgesehen ist.
- Ein möglicher weiterer Unterschied des Filtereinsatzes nach den Figuren 11-13 zum Filtereinsatz nach den Figuren 1 und 2 besteht darin, daß dieser Filtereinsatz zum Anbau an die Lochplatte von der Staubseite her bestimmt ist, wozu die Dichtrippen 18, 20 auf der lochplattenseitigen Stirnfläche des Kopfabschnittes 16 vorgesehen sind.
Claims (8)
- Filtereinsatz mit einem an einer Lochplatte (10) eines Filtergehäuses befestigbaren Kopfabschnitt (16) und einem hieran dicht festgelegten taschenförmigen Filterabschnitt (22), dadurch gekennzeichnet, daß der Filterabschnitt (22) aufweist: zwei seitliche zickzack-gefaltete oder ebene Filterwände (24, 26), ein oberes eigensteifes Wandteil (28), ein unteres eigensteifes Wandteil (30) und ein hinteres eigensteifes Wandteil (32), wobei die Filterwände (24, 26) und Wandteile (28-32) untereinander und mit dem Kopfabschnitt (16) dicht und mechanisch belastbar verbunden sind.
- Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennezeichnet, daß die eigensteifen Wandteile (28-32) Kunststoffspritzteile oder aus Kunststoff gegossene Teile sind.
- Filtereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens ein zwischen dem oberen eigensteifen Wandteil (28) und dem unteren eigensteifen Wandteil (30) angeordnetes, hierzu vorzugsweise paralleles mittleres Innenteil (34-38), welches die Filterwände (24, 26) abstützt.
- Filtereinsatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandteile (28-32) und Innenteile (34-38) an die Filterwände (24, 26) angespritzt oder angegossen sind.
- Filtereinsatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandteile (28-32) gemäß der Geometrie der Filterwände (24, 26) geformte seitliche Randflächen (46, 48) haben, z. B. gemäß der Zickzack-Faltung der Filterwände zaunförmig gestaltete Randflächen haben oder bei ebenen Filterwänden glatte Randflächen haben, und die Filterwände (24, 26) auf die Randflächen (46, 48) der Wandteile (28-38) aufgeklebt, aufgeschweißt oder aufgegossen sind.
- Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Innenraum des Filterabschnittes (18) führende Öffnung des Kopfabschnittes (16) sich mit zunehmenden Abstand von Filterabschnitt (22) erweitert, vorzugsweise im wesentlichen ebene divergierende seitliche Wandflächen hat.
- Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Kopfabschnitt (16) abliegende Wandteil (32) ein Formschlußelement (50) trägt, welches zusammen mit einem vom Filtergehäuse getragenen Gegen-Formschlußelement (52) das von der Lochplatte (10) abliegende Ende des Filtereinsatzes (14) abstützt.
- Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfabschnitt (16) auf einer seiner Stirnflächen mit umlaufenden Dichtmitteln (18, 20) versehen ist.
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